基于TransModeler交通仿真和GIS-T的動态智能(néng)交通指揮系統

        雖然目前國(guó)内很多城市在道(dào)路上都(dōu)安裝了許多攝像機、傳感器和車載移動GPS系統，它們能(néng)將(jiāng)大量實時(shí)交通影像及數據傳回交通監控指揮中心，但對(duì)交通管理與指揮部門來說看到實時(shí)路況容易，而要據此做出交通流量預測卻很難實現。基于TransModeler交通仿真和GIS-T的動态智能(néng)交通指揮系統是北京數字空間公司專門爲城市交通管理、指揮部門開(kāi)發(fā)的一套直觀的動态仿真、預測道(dào)路運行狀況的智能(néng)交通信息化輔助決策平台。該系統應用動态交通仿真技術，實現了交通信息管理系統的動态智能(néng)化輔助決策，使交通管理信息能(néng)夠得到更高層次的利用，真正地成(chéng)爲了指揮決策的科學(xué)化服務工具。

       基于仿真和GIS-T的動态交通信息輔助決策指揮是一個非常複雜的系統工程，它將(jiāng)GIS地理信息系統技術、RS衛星遙感影像技術、GPS衛星定位技術、實時(shí)交通流量檢測技術、交通信号控制技術、城市交通規劃路網建模與微觀仿真技術、交通流仿真預測技術、計算機輔助決策系統、交通視頻監控管理系統、交通信息誘導發(fā)布系統等多個領域的知識綜合起(qǐ)來，來解決現代城市交通管理這(zhè)一複雜問題。微合空間（北京）科技有限公司在TransModeler交通仿真動态預測子系統、交通流量數據采集處理子系統、智能(néng)交通監控指揮管理地理信息子系統3個子系統的基礎上，建立了一整套彙集電子監控、車輛監管、信息收集、數據應用、交通仿真、交通預測和輔助決策管理于一體的動态智能(néng)交通管理信息化綜合指揮系統平台。

一、TransModeler交通仿真動态預測子系統

       該仿真系統以中微觀結合的國(guó)際主流交通仿真系統TransModeler爲核心，是功能(néng)先進(jìn)的交通仿真、交通流分析預測系統。系統可以詳細、逼真地模拟市區路網、城間路網，預測多種(zhǒng)出行方式的交通流,顯示複雜交通系統的交通行爲和因果關系：

• 基于GIS-T交通地理信息系統的交通仿真軟件(4D-GIS ),支持GIS-T道(dào)路數據直接轉換爲仿真路網；
• 支持大區域仿真，在1個仿真場景中，能(néng)同時(shí)支持微觀、中觀和宏觀三種(zhǒng)不同解析度的混合仿真模型；
• 支持各類交通控制及智能(néng)交通系統的仿真；
• 輸入和輸出與出行需求模型接口；
• 強大的路網編輯功能(néng) ；
• 靈活的交通需求描述方法 ；
• 先進(jìn)的駕駛行爲和路徑選擇模型；
• 自帶動态交通分配（DTA）模型；
• 開(kāi)放的參數設置系統；
• GISDK全面(miàn)支持二次開(kāi)發(fā)。

       TransModeler仿真系統功能(néng)強大，在廣泛支持各類交通設施的同時(shí)，還(hái)注重細節的仿真。對(duì)各類交通行爲的精确仿真、以及對(duì)路網和交通設施的詳細幾何地理信息描述，使TransModeler交通仿真動态預測系統成(chéng)爲了目前業界功能(néng)最強的交通仿真應用平台。系統支持對(duì)多種(zhǒng)智能(néng)交通系統（ITS）和交通控制與管理解決方案的評估。系統解決方案包括“實時(shí)”行車時(shí)間信息、匝道(dào)信号、車道(dào)控制信号、可變限速标志、限定車道(dào)使用的信息标志、封路信息标志、以及高乘載或收費（HOT）車道(dào)價格信息等動态信息标志（DMS）。這(zhè)些解決方案并融合了最新的現代交通模型技術：

• 用于管理城市擁堵收費車道(dào)（HOT）的基于出行和基于區域的動态價格模型；
• 早晚高峰分别逆向(xiàng)借用的潮汐車道(dào)；
• 雙向(xiàng)單車道(dào)公路的借道(dào)超車；
• 摩托車和自行車仿真；
• 支持和外部應用程序實時(shí)交互的編程接口（TsmAPI）。

       長(cháng)久以來，由于技術困難，成(chéng)本昂貴，在大範圍進(jìn)行微觀交通仿真一直難以實現。TransModeler仿真系統可以充分利用64位CPU架構和海量内存，進(jìn)一步完善交通仿真的算法和實施，以負擔得起(qǐ)的計算資源達到前所未有的效果。TransModeler仿真系統采用了基于多線程的仿真模拟，其在微觀交通仿真和基于仿真的動态交通分配（DTA）方法的超凡運行速度，奠定了行業的新标準。將(jiāng)以前無法想象的超過(guò)1500平方公裡(lǐ)的全城市大範圍微觀交通仿真，已經(jīng)在基于TransModeler的交通仿真系統上已成(chéng)爲現實。

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二、交通流量數據采集處理子系統

       該子系統以不同方式采集各種(zhǒng)路網動态的交通流數據進(jìn)行初步處理，并提供給TransModeler交通仿真動态預測子系統。采用微波、激光掃描技術檢測等多種(zhǒng)方式，對(duì)道(dào)路交通流參數和交通流狀态等多種(zhǒng)交通信息進(jìn)行采集，并充分利用現有的道(dào)路視頻檢測數據，爲仿真系統提供必要的數據輸入，以完成(chéng)系統校核與驗證的工作，提高仿真的準确度，以滿足仿真應用實時(shí)性、準确性需求。

交通流量數據采集處理子系統與TransModeler交通仿真動态預測子系統之間的數據結構框架圖

1）路段的車型數據采集

       在本子系統中，優先選用采用激光掃描技術的環保分型交通分析路邊站。其采用軸距分型方法，符合環保分型方案，可檢測交通流量、車速、車型等交通參數，非接觸式，路邊安裝，同時(shí)可檢測多達5條車道(dào)，安裝無需破壞路面(miàn)，可安裝在隔離帶内或路肩外側，如下圖。非接觸式技術不需要在路上鋪設傳感器，從而減少了道(dào)路維護工作。可采用無線傳輸數據和太陽能(néng)供電，非常适用于無人值守和無法獲取供電和通信通道(dào)的地方。

路段的車型數據采集方案示意圖

2）路口的轉向(xiàng)比例數據采集

       在本子系統中，優先選用擁有專利技術的智慧雷達傳感器——路口轉向(xiàng)交通流分析傳感器。采用的是最新一代的24GHz雷達傳感器（超級雷達），它向(xiàng)道(dào)路發(fā)射一束低功耗的微波，并跟蹤它所覆蓋範圍内的所有目标。其雷達原理能(néng)夠同時(shí)并實時(shí)的測量所有反射目标的位置、速度、和角度參數，并對(duì)每個物體進(jìn)行跟蹤檢測，每秒檢測并可輸出20次數據。因此，在檢測區域内的所有目标將(jiāng)被(bèi)可靠的檢測，并輸出精确的數據，尤其在做路口轉向(xiàng)數據時(shí)，此傳感器具有得天獨厚的優勢。

   

路口的轉向(xiàng)比例數據采集方案示意圖

三、智能(néng)交通監控指揮管理地理信息子系統

       該子系統作爲一個集成(chéng)展現和管理平台，負責實現靜态的地理信息、交通設施信息以及動态的交通流檢測信息的數字化、對(duì)象化展現和管理。通過(guò)交通地理信息系統(GIS-T)技術，采集車道(dào)級的道(dào)路信息及道(dào)路兩(liǎng)旁的基礎設施,并綜合電子地圖及高清衛星影像數據，對(duì)道(dào)路的全面(miàn)情況進(jìn)行多元信息化展示的平台下進(jìn)行操作控制。該系統全面(miàn)彙集了視頻監控、闖紅燈監測、治安卡口監測、110/122接處警、GPS車輛定位、交通信号控制、交通應急管理、交通信息誘導發(fā)布、交通預測短信通知發(fā)布、指揮調度管理、輔助決策等多種(zhǒng)交通管理技術應用。智能(néng)交通指揮管理地理信息系統爲交通管理者提供了一個以交通地理信息系統（GIS-T）爲基礎的交通管理可視化的環境。

智能(néng)交通監控指揮管理地理信息子系統的建設示意圖

智能(néng)交通監控指揮管理地理信息子系統的組織結構示意圖